A synthetic reflectometer diagnostic has been developed to model the reflectometer used at the helically symmetric experiment (HSX) stellarator. The main purpose of the HSX reflectometer is to measure density fluctuations in order to study turbulence and coherent modes in HSX. A full-wave 2D synthetic diagnostic modeling the HSX reflectometer has been used to investigate its radial localization, characterize its sensitivities, and relate gyrokinetic simulations to physical measurements. The synthetic diagnostic results show that signal localization peaks slightly outboard of the cutoff surface, with the main localization lobe spanning between % and % of the minor radius. The poloidal and radial wavenumber sensitivities are cm and cm, respectively, with minimal variation in sensitivity across probing regions and density profiles. Conversely, sensitivity increases to cm in the core of the device, in accordance with an increase in local flux-surface curvature. Synthetic reflectometer signals scale linearly with density fluctuation amplitude over a large range of fluctuation levels. Multiple density fluctuation level estimators are tested to identify the optimal choice for use in HSX, with an equation from G.D. Conway Plasma Phys. Control. Fusion 1999 consistently performing best overall. Synthetic measurements of rescaled density fluctuations from a gyrokinetic simulation are then compared against experimental measurements, with coherent mode activity at kHz and kHz observed in both experimental and synthetic frequency spectra. Synthetic spectra overestimated experimental spectra at low frequencies and underestimated at high frequency.
ヘリカル対称実験(HSX)ステラレータで使用される反射計をモデル化するために、合成反射計診断法が開発された。HSX反射計の主な目的は、HSXにおける乱流とコヒーレントモードを研究するために密度揺らぎを測定することである。HSX反射計をモデル化する全波2D合成診断法を用いて、その径方向局在性を調査し、その感度を特徴づけ、ジャイロ運動論シミュレーションを物理測定に関連付けた。合成診断の結果は、信号の局在性がカットオフ面のわずかに外側でピークとなることを示しており、主な局在ローブは小半径の % から % の間にわたる。ポロイダルおよび径方向の波数感度はそれぞれ cm と cm であり、プローブ領域と密度プロファイル全体での 感度の変動は最小限である。逆に、 感度は装置のコア領域では cm まで増加し、これは局所フラックス面曲率の増加と一致する。合成反射計信号は、広い範囲の揺らぎレベルにわたって密度揺らぎ振幅と線形にスケーリングする。複数の密度揺らぎレベル推定器がテストされ、HSXでの使用に最適な選択肢を特定した。G.D. Conway Plasma Phys. Control. Fusion 1999 の式が一貫して総合的に最良の性能を示した。その後、ジャイロ運動論シミュレーションから再スケーリングされた密度揺らぎの合成測定が実験測定と比較され、実験および合成の周波数スペクトルの両方で kHz と kHz のコヒーレントモード活動が観測された。合成スペクトルは低周波数では実験スペクトルを過大評価し、高周波数では過小評価した。